(57)【要約】【課題】エンジン発電機のエンジンファン出力のエネルギーロスを回収し、自然風からも発電する、風力発電装置を提供する。【解決手段】円周の外側、回転面の一方、及び他方のいずれの方向からの送風に対しても、一定方向へ回転力を発生する羽根を有した風車と、前記風車の回転軸により駆動される補助発電装置と単相１００／２００Ｖの連系出力ができるインバーター装置とを有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周の外側、回転面の一方、及び他方のいずれの方向からの送風に対しても、一定方向へ回転力を発生する羽根を有した風車と、
前記風車の回転軸により駆動される補助発電装置と、
具備したことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
さらに前記風車及び補助発電装置は、発電用のエンジンからの送風を受ける個所に設置されていることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項３】
さらに前記風車および補助発電装置は全方位からの自然風を受け発電しエンジン発電装置が停止していても発電することを特徴とする風力発電装置。
【請求項４】
前記風車は、
環状部と、
この環状部に同心的に配置される軸受け部と、
前記環状部の外側に取り付けられ、略Ｕ字の溝の方向が回転軸と平行な方向であり、風車を風力により一定方向へ駆動するための第1の羽根群と、
前記環状部と前記軸受け部との間に取り付けられ、略Ｕ字の溝の方向が回転軸と直交する方向であり、前記風車を風力により前記一定方向へ駆動するための第２の羽根群とを有したことを特徴とする請求項２記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、エンジン発電機装置と併用して有効な風力発電装置に関するもので、経費及び資源消費の低減化・エネルギーの高効率化・環境保全の信頼性を得られるように工夫されたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、大きな病院、商店、工場、スーパーマーケット等のように、比較的大きな電力と熱を必要とする施設は、コージェネレーションと呼ばれる熱電併給システムを備えている。コージェネレーションシステムの中心となるエンジン発電装置は通常パッケージ化されエンジンの熱はラジエーターにより冷却される。エンジンにはファンを取付け常に一定回転で風をラジエーターに送っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記したエンジン発電機のファン出力は,エンジン出力の３．５〜５％消費している。このエネルギーは例えば発電出力０ｋｗでもエンジンは一定回転数で運転されるため、常に発電出力に関係なく消費されるエネルギーである。
【０００４】
そこでこの発明は、エンジンファンから送風される風力エネルギーから発電してエネルギーの回収を計り、更にエンジン発電機の屋根に設置することにより周囲の自然風からも風を受け発電することで、エネルギー利用効率を更に上げることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の一実施の形態は、上記の課題を解決するために、円周の外側、回転面の一方、及び他方のいずれの方向からの送風に対しても、一定方向へ回転力を発生する羽根を有した風車と、前記風車の回転軸により駆動される補助発電装置とを有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、上記の補助発電装置の出力を有効に活用し、装置の省エネルギー化、自然風からの発電電力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下この発明の一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１において、５００は風車であり、その回転軸５０１の一方は、固定の軸受け装置６０１に回転自在に支持されている。前記回転軸５０１の他方は、補助発電装置６００の回転軸に連結されている。図では、回転軸５０１が、直接、補助発電装置６００の回転軸に連結しているが、ギア、及び又はクラッチなどを介して接続されてもよい。補助発電装置６００は、支持台６０２により安定して支持されている。風車５００が回転すると、補助発電装置６００は、電力を出力することができる。
【０００８】
図２には、風車５００の構成を示している。この風車５００は、環状部５０１とこの環状部５０１の外側に等間隔で取り付けられた、前後風受け用の羽根５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ…を有する。図では4枚の羽根を示しているがさらに多くの羽根が取り付けられている。また環状部５０１と中心の軸受け部５０３の間には、側部風受け用の羽根５０４ａ，５０４ｂ，５０４ｃ，…が取り付けられている。図３（Ａ）には、先の羽根５０４ａを代用して示している。この羽根５０４ａは略Ｕ字状の溝を有する本体部５１４−１と、この本体部５１４の両辺の鍔部５１４−２、５１４−３と、この鍔部５１４−２、５１４−３にそれぞれ一体に取り付けられた、支持体５１４−４、５１４−５を有する。溝の方向は、軸と直交する方向である。この支持体５１４−４、５１４−５が、先の環状部５０１と軸受け部５０３に嵌合されることで、羽根が支持される。
【０００９】
この形状の羽根であると、図示の矢印Ａ方向、或は矢印Ｂ方向のいずれから風が当たっても、同じ方向に揚力が働く（図３（Ｂ）参照）。つまり、図３（Ｂ）に示すように、一定の方向（矢印Ｃ方向）へ揚力が働く。
【００１０】
図３（Ｃ）は、図２の羽根５０２ａを代表して示している。この羽根５０２ａも，略Ｕ字状の溝を有する本体部５１２−１と、この本体部５１２の辺の鍔部５１２−２を有する。溝の方向は、軸と平行な方向である。この羽根５０２ａ，５０２ｂ，…は、外からの風により、風車５００を常に一定回転方向へ駆動する。この風車５００は、羽根５０４ａ，５０４ｂ，５０４ｃ，…により、揚力が生じる方向と、羽根５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ…に回転力が生じる方向とが同じ方向に設定されている。これにより、いずれの方向から風が吹いてきてもこの風車５００は、一定の方向へ回転し、補助発電装置６００を駆動する。
【００１１】
本発明の風力発電装置は、図４、図５で説明するような装置に搭載されて、より有効な効果を奏することができる。
【００１２】
まず図４を参照して電気的系統を説明する。高圧送電線より導入された引込み線１１は、スイッチ１２を介して3相トランス１３と単相トランス１６の1次側端子に接続される。３相トランス１３の2次側から導出された低圧（例えば２００V）は、動力負荷に接続されるとともに、単相トランスの２次側は単相負荷に接続されるとともにスイッチ１４を介して風力発電装置のインバーターに接続される。単相トランス１６は、高圧６６００Ｖを単相２００−１００Vの電圧に変換するもので、３相トランスから導出された電圧は、主にモータなどの動力用として使用され、単相トランスから導出された電圧は、主に電燈用として使用される。
【００１３】
本発明では、上記のキュービクルに対して、さらに発電装置が接続されている。即ち、エンジン２１が設けられる。エンジン２１は、空冷用のファン２２を有する。エンジン２１は、例えば特Ａ重油を燃料として用いる。エンジン２１は、発電機23を駆動する。発電機２３で発電された電力（６６００V）は、スイッチ２４を介して３相及び単相トランスに導かれる。
【００１４】
一方、３０は、システムコントロール盤である。このコントロール盤３０は、主に発電装置と、引き込み線１１を介した電力会社の受電電力との関係の制御を行うものである。
【００１５】
一方、この装置では、エンジン２１の回転にともなうファン２２の空気流を有効に利用し、風車５００で受け、発電機６００を回転させ発電する。
【００１６】
図５には、この発明の装置が適用された様子を概略的に示している。１００は、格納ボックス（格納室）であり、屋根１０１は、側壁１０２、１０３、１０４により支えられている。部屋２０２には発電装置が内蔵されている。
【００１７】
ここで部屋２０２の床上には、エンジン２１、ラジエーター２４、発電機２３が設置されている。エンジン２１のファン２２は、壁１０３のラジエーター２４に向いている。
【００１８】
エンジン２１が運転されているときは、ファン２２が回転し、部屋２０２の空気がラジエーター２４を介して排出される。このために、部屋２０２には、吸気孔Ａ１を介して、天井裏から冷気が吸入される。これによりエンジン２１が強制空冷される。
【００１９】
ここで，ラジエーター２４を通過した風は、さらに、上部排気孔Ｃ１を介して外部に放出される。このとき本発明の風力発電装置の風車５００を駆動することになる。このために本発明の装置は、エンジンのファン２２の風を効果的に利用して、エネルギー節約を行っている。
【００２０】
上記した本発明装置には、さらに周囲の自然風の風を受け発電出力がアップする。又、発電機が停止しファン２２が止まっていても自然風があればどの方角の風でも風車５００は駆動されるので、通常の風力発電として使用できる。
【００２１】
上述した本発明の風力発電装置によると、
１）省エネルギーすることができる。これは、エンジン２１は発電出力に関係なく常に一定回転数で運転しているため、エンジン出力の３．５〜５％程度エネルギーを消費している。このエネルギーロスを、当装置にて回収することができる。
【００２２】
２）エンジンが停止していても発電する。これは当装置がエンジン発電機の屋根上に設置され（床から３．５ｍ程度の高さ）周囲の風を受けやすく、例えエンジン２１が停止し、ファン２２が止まっていても周囲に風が吹けば、どの方角からの風でも風車は駆動され発電する。
【００２３】
３）風力発電出力は、エンジン発電出力とは別に出力されるのでスイッチ２４がオフされていてもインバーター２５、スイッチ１４を介し単相負荷へ直接出力されて利用できる。
【００２４】
本発明が採用されることで、エンジン発電機のエネルギーロスを押え、自然風からの発電もすることにより大幅な省エネルギーを実現し、ＣＯ２  排出量も大きく低減されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態による構成例を示す図。
【図２】図１の風車の構成例を示す説明図。
【図３】図２の風車の羽根の例を示す説明図。
【図４】発電装置・変圧装置の一体化構成における電気系統の例を示す説明図。
【図５】発電装置・変圧装置の一体化構成における部品配置構成例を示す説明図。
【符号の説明】
【００２６】
５００…風車、６００…補助発電装置、５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ…前後風受け用の羽根、５０４ａ，５０４ｂ，５０４ｃ…側部風受け用の羽根、１２，１４，２４…スイッチ、１３…３相トランス、１６…単相トランス、２１…エンジン、２２…ファン、２３…発電機、２４…ラジエーター、２５…インバーター、３０…コントロール盤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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